Agroenergetyka.pl
Energetyka, OZE w sieci: Facebook OZE / GL / forum OZE / Stowarzyszenie SPOZE / blog energetyczno - paliwowy / Szkolenia Energetyka
 
 
Poczta kwiatowa - Wyślij Kwiaty
strona główna  Zarejestruj się  Ogłoszenia  Forum odnawialne zrodla energii  Kontakt 



Artukuły
DREWNO i ODPADY
 

Właściwości drewna opałowego

Data: 2007-11-03
  • Wprowadzenie
W świeżo ściętym "zielonym" drewnie połowę wagi może stanowić woda. Jeżeli drewno było przez rok magazynowane w przewiewnym miejscu, ciągle jeszcze zawiera 15 – 20% wilgotności. Określa się je wtedy jako "wysuszone na powietrzu". Po suchych letnich dniach wilgotność może wynosić 15%, w wilgotne jesienne dni, zwiększa się znów zawartość wilgoci i może wtedy wynieść ponad 20%. Drewno wymienia z otaczającym je powietrzem wilgotność: jest ono (lekko) higroskopijne tak, że w zależności od wilgotności powietrza ustala się "równowaga wilgotności" w zakresie od 15% do 20%. Dobrze wysuszone drewno zawiera więc 15 – 20% wilgotności w odniesieniu do drewna całkowicie suchego [1].
Rysunek 1. Zawartość ciepła w drewnie i suszenie

Świeżo ścięte lub źle przechowywane drewno zawiera zbyt wiele wody. Woda musi zostać "wygotowana" zanim drewno się spali. Występująca w ten sposób utrata energii składa się z energii potrzebnej do podgrzania wody do punktu wrzenia, z ciepła parowania i z energii koniecznej do dalszego podgrzania pary wodnej. Każdy litr wody zużywa około 700 Wh energii, która razem z parą wodną wylatuje przez komin [1].

Zawartość wody zmniejsza nie tylko wartość opałową, lecz obniża też w konsekwencji temperaturę w palenisku. Przez obniżenie temperatury nie zostaje osiągnięta temperatura konieczna do całkowitego spalenia. Spaleniu ulegają nie wszystkie składniki drewna. Nie spalone gazy z drewna uciekają przez komin lub osadzają się jako smoła lub sadza na zaworach gazu wylotowych i w kominie. W ten sposób bogate w energię elementy drewna pozostają nie spalone, dalsza energia z drewna jest tracona.
Nie spalona smoła i sadza zanieczyszcza kanały dymowe i komin "izolują" one powierzchnie grzewcze przekazujące całkowicie ciepło i w ten sposób uniemożliwiają całkowite przekazanie ciepła. Przez to powstaje trzecie źródło tracenia energii paląc wilgotnym drewnem. Wreszcie nie spalone składniki sadzy i gazów drzewnych zanieczyszczają powietrze w naszym otoczeniu. Reasumując: świeże, wilgotne drewno pali się źle, dymi mocno, grzeje mniej, pokrywa sadzą piec i komin oraz zanieczyszcza środowisko. Dopiero po wysuszeniu drewno staje się wartościowym paliwem [1].
  • Wilgotność drewna
Wilgotność drewna jest to względna zawartość wody w tkance drzewnej, będąca wynikiem stanu naturalnego (w ściętym drewnie) lub skutkiem działania czynników atmosferycznych lub eksploatacyjnych, w jakich materiał znajduje się przez dłuższy czas.
Zawartość wody w drewnie, przedstawia się jako udział masowy całkowitej (Wt), lub suchej masy drewna (Ws):


Woda w drewnie drzew żywych stanowi główny składnik soku komórkowego, występuje w cewkach i naczyniach bielu1.
W drewnie świeżo ściętym lub mokrym wyróżnia się wodę wolną, która wypełnia światło komórek (pory mikroskopowe) i wodę związaną (higroskopijną), która nasyca ściany komórkowe. Na wodę w ścianach komórkowych składa się woda adsorpcyjna związana z drewnem wiązaniami fizykochemicznymi oraz woda kapilarna związana z drewnem w wyniku ciśnienia kapilarnego.
Woda w drewnie konstrukcyjnym i w wyrobach drzewnych znajduje się jedynie w ścianach komórkowych. Wilgotność tego drewna zależy od względnej wilgotności i temperatury otaczającego powietrza. Jeżeli ciśnienie pary wodnej na powierzchni drewna jest mniejsze od ciśnienia cząsteczkowego pary wodnej w otaczającym powietrzu, to drewno pochłania parę wodną i mówimy w takim przypadku zjawisku adsorpcji. Jeżeli jest odwrotnie, to drewno oddaje parę wodną do środowiska i mówimy o zjawisku desorpcji.
W procesach wchłaniania pary wodnej przez drewno wyróżnia się trzy fazy: adsorpcję jednocząsteczkową (monomolekularną), wielocząsteczkową (polimolekularną) i sorpcję kapilarną.

Rysunek 2. Izotermy sorpcji wody przez włókno celulozowe (z Szwarcsztajna 1968, wg Urquarta i Wiliamsa)

Zjawisko adsorpcji jednocząsteczkowej obejmuje przedział wilgotności drewna do około 4%, a podstawę wiązania wody stanowią siły wiązań chemicznych (mostki wodorowe), tworząc na powierzchni krystalitów i w przestrzeniach nieuporządkowanych warstwę jednocząsteczkową. Adsorpcja wielocząsteczkowa polega na wzajemnym działaniu pól elektrycznych cząsteczek substancji adsorbującej i adsorbowanej. W wyniku tego procesu na powierzchniach sorpcyjnie aktywnych powstają warstwy wody grubości kilku cząsteczek. Adsorpcja polimolekularna przebiega w przedziale wilgotności względnej drewna w przedziale od około 20% do 65%, a jej wynikiem jest wzrost wilgotności drewna w przedziale od około 4% do około 12%. Zjawisko sorpcji kapilarnej obejmuje wilgotność drewna od 12% do około 30% [do tzw. punku nasycenia włókien (ścian komórkowych)] [4].
Za przeciętny stan powietrznosuchy przyjmuje się umownie wilgotność 15%. Porowatość drewna wraz z jego higroskopijnością określa tzw. punkt nasycenia, odpowiadający wilgotności 100%. Jest to górna granica chłonności. Normalne wartości punkt nasycenia dla drewna mieszczą się w zakresie wartości 23 – 27% masy całkowitej. Drewno o wilgotności odpowiadającej punktowi nasycenia zawiera maksymalną ilość wody związanej, wypełniającej strukturę błony komórkowej i nie zawiera wody wolnej (wypełniającej strukturę porowatą drewna) [3].
  • Zawartość części lotnych

Części lotne są to składniki substancji lotnych biomasy, które wydzielają się przy podgrzewaniu paliwa powyżej temperatury 1000C i proces ten nazywa się odgazowaniem. Cechą charakterystyczną drewna jest duża zawartość składników lotnych. Około 80% suchej masy odgazowuje się podczas ogrzewania w postaci ciekłych i gazowych związków chemicznych, a pozostałe 20% masy drewna zbudowane jest z nielotnych związków węgla. Dlatego efektywne spalanie paliw drewnopochodnych wymaga specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych komór spalania. Palenisko najczęściej wymaga oddzielenia komory zgazowania i drugiej komory do spalania gazowych części lotnych.
Powietrze do spalania powinno być wprowadzone powyżej złoża paliwa (powietrze II lub wtórne), tam gdzie spalają się części lotne, a nie pod złoże paliwa (powietrze I lub pierwotne).
Analiza podziału energii cieplnej wytwarzanej podczas spalania wykazuje, że 67% energii cieplnej doprowadzonej z paliwem wydziela się w czasie spalania części lotnych [2, 3].
Rysunek 3. Udział wagowy i energetyczny substancji stałych i lotnych w drewnie


objaśnieniaBiel – zewnętrzna strefa drewna pnia albo gałęzi, zawierająca żywe komórki miękiszowe, przewodzące wodę i gromadzące materiały zapasowe.


Źródło:
1) Hans – Peter Ebert "Palenie drewnem we wszystkich rodzajach pieców"
Studio Astropsychologii 2003, Białystok, Wydanie I
2) materiały archiwalne firmy Elsam Engineering A/S
3) Rybak W.: Spalanie i wspólpalanie biopaliw stałych; Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006
4) Wojciech Kokociński "Drewno, pomiary właściwości fizycznych mechanicznych"; Wydawnictwo – Drukarnia PRODUK; Poznań 2004

powiadom o tym artykule

 
strona główna | polityka prywatności | nota prawna | partnerzy | kontakt | mapa serwisu | Ge Power | REKLAMA
audyt energetyczny | ogrzewnictwo | energetyka | veterná energia | oswietlenie | biogazownia | szkolenia
Copyright © Agroenergetyka.pl | design: EithelWEB
Magic Slim Diet Pills